Сайт журнала "Экологический Вестник России"

Вопросы обеспечения безопасности при эксплуатации установки регенерации  отработанной серной кислоты нефтеперерабатывающего завода

В мире непрерывно растет потребность в сырье, производство которого обходится всё дороже. Значительно целесообразней избегать образования отходов или, по крайней мере, существенно их сокращать уже на стадии первичной обработки природного сырья.

В статье рассмотрены вопросы утилизации отработанной серной кислоты процесса сернокислотного алкилирования нефтеперерабатывающего завода, произведено сравнение методов регенерации и выявлен наиболее эффективный способ обезвреживания и утилизации.

При разработке новых ресурсосберегающих и экологичных технологий необходимо обезвреживание отходов на стадии вывода из технологического процесса, но при современном развитии науки и техники невозможно исключить образование не утилизируемых, не подлежащих нейтрализации, не поддающихся обезвреживанию токсичных отходов. В этом случае целесообразно захоронение отходов такого рода в специально создаваемых для этого хранилищах, где можно будет разместить промышленные отходы для их использования в будущем. Однако открывается всё больше возможностей существенно сократить количество не утилизируемых отходов, которые имеют сложный химический состав, переработка которых в полезные продукты до последнего времени или была весьма затруднительна, или экономически нецелесообразна.

Ежегодно в стране образуется 2 млн. т отработанной серной кислоты, что составляет 10% от общего ее производства. Такие объемы свидетельствуют о необходимости утилизации отработанной кислоты с целью экономного ресурсопользования и защиты окружающей среды.

Отходы серной кислоты образуются в технологии органического синтеза (сульфирование органических соединений), в черной металлургии (травление металлов), в цветной металлургии (сернокислотное разложение рудного сырья, электролиз сульфатных растворов).

Серная кислота отработанная (отход) применяется в химической, металлургической, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Отходы, образующиеся при использовании серной кислоты, включают кроме отработанной серной кислоты травильные растворы, кислые гудроны и сточные воды, содержащие кислоту менее 10% (по массе).

Выход кислых гудронов составляет 200 т в год, степень использования этих отходов не превышает 25% [2, 9].

В этой связи разработка новых и оптимизация существующих способов переработки отработанной серной кислоты, а также вовлечение ее в качестве сырья в процессы получения товарных продуктов является на сегодняшний день актуальной задачей.

Целью данной работы явилось повышение безопасности при эксплуатации установки регенерации отработанной серной кислоты нефтеперерабатывающего завода.

Обезвреживание и утилизацию отработанной серной кислоты возможно производить следующими способами: нейтрализацией растворов или их огневым обезвреживанием без использования образующихся продуктов; использованием (возможно после предварительного упаривания) загрязненных растворов в других технологических процессах; регенерацией отходов с получением товарной серной кислоты.

В зависимости от состава отработанной кислоты применяют различные методы регенерации (термическое расщепление, экстрагирование органических примесей, адсорбцию, каталитическое окисление пероксидом водорода, коагулирование, выпаривание и др.).

Окислительный метод не нашел широкого распространения ввиду высокой стоимости используемых окислителей, их пожаро- и взрывоопасности, образования дополнительных высокотоксичных отходов, а также трудностей, возникающих при аппаратурном оформлении процесса.

К недостаткам адсорбционных методов регенерации отработанной серной кислоты с использованием твердых поглотителей относится невысокая степень очистки в одну операцию и трудности регенерации адсорбента. В связи с этим метод адсорбции также применяется весьма ограниченно [4, 8].

При коагуляции используют специальные вещества – коагулянты. В качестве них могут применяться поверхностно-активные вещества (ПАВ), у которых нет электролитических свойств, электролиты органического и неорганического происхождения, а также гидрофильные высокомолекулярные соединения и коллоидные растворы ПАВ.

Однако метод коагуляции имеет существенные недостатки: требует применения сложных очистных сооружений, большого количества реактивов, длительного времени обработки [3, 7].

Одним из способов переработки отработанной серной кислоты является использование ее в качестве сырья для получения минерального удобрения – сульфата аммония. Сложность данной технологии заключается в экстракции органических соединений из полученных продуктов. Это обусловлено тем, что содержащиеся в отработанной серной кислоте летучие с паром органические продукты хорошо растворимы в воде, растворе сульфата аммония и не выделяются из раствора при разбавлении кислоты водой и нейтрализации ее аммиаком [4].

Наиболее популярный в России способ регенерации серной кислоты – огневой, при котором происходит высокотемпературное расщепление. Метод универсален и высокоэффективен.

При огневом методе используется концентрированная серная кислота, поэтому предварительно проводят упаривание отработанной кислоты до необходимой концентрации, а затем серная кислота распыляется в реакторе над горящим топливом. Туда же через воздухоподогреватель подаётся воздух. Образующийся сернистый газ очищается от пыли и сернокислотного тумана, сушится и поступает в узел получения кислоты. На выходе получается продукция высокого качества, на треть снижающая затраты по производству того же вещества напрямую из серы.

Огневая регенерация предназначена для извлечения из отходов какого-либо производства реагентов, используемых в этом производстве, или восстановления свойств отработанных реагентов или материалов. Эта разновидность огневого обезвреживания обеспечивает не только природоохранные, но и ресурсосберегающие цели [5, 6].

Установка регенерации отработанной серной кислоты (РОСК) с установки сернокислотного алкилирования обеспечивает непрерывную регенерацию этого отхода с получением свежей серной кислоты, вновь вовлекаемой в технологический процесс установки сернокислотного алкилирования по закрытой схеме, что исключает ее привлечение со стороны и снижает экологические риски.

На установке РОСК образуются отработанные индустриальные и компрессорные масла, ртутные и люминесцентные лампы, отработанные ртутьсодержащие трубки, шлам пирофорных отложений из аппаратов и трубопроводов, отработанный ванадий содержащий катализатор, обтирочный материал (содержание масел менее 15%), минеральные отходы от газоочистки (пыль от электростатического осадителя), керамические седла, потерявшие потребительские свойства, отработанные электрические лампы накаливания, уличный смет.

Количество образующихся отходов на установке регенерации представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Количество образующихся отходов на установке регенерации отработанной серной кислоты

В зависимости от вида отхода они передаются специализированной организации на утилизацию; вывозятся на шламонакопитель или полигон ТБО.

Установка РОСК относится к взрывоопасным, пожароопасным и токсичным производствам. Ее производственные опасности и вызваны особенностями технологического процесса, характерными свойствами сырья, готовой продукции, особенностями данного оборудования и условиями его эксплуатации, а также возможными последствиями при нарушении правил техники безопасности. Также опасность установки обусловлена наличием в аппаратах и трубопроводах большого количества горючих газов в смеси с сероводородом и наличием в системе давления и высокой температуры.

Для выбора наиболее правильного способа обезвреживания и утилизации необходимо учитывать состав и количество отходов, свойства и факторы, способные вызвать в них изменения, степень токсичности утилизируемых веществ, ведь при смешении с другими жидкостями или металлами образовавшаяся смесь на открытом воздухе может вызвать взрыв или пожар.

Литература

1. Хмельницкий А.Г. Использование вторичных материальных ресурсов в качестве сырья для промышленности // Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки - аналитические обзоры. Новосибирск, 1995, серия Экология.

2. Абросимов А. А. Экология переработки углеводородных систем. – М.: Химия, 2002, - 608 с.

3. Яковлев С.В., Волков Л.С., Воронов Ю.В., Волков В.Л. Обработка и утилизация осадков производственных сточных вод. – М.: Химия, 1999. – 448 с.

4. Бадикова А. Д., Гимаев Р. Н., Кудашева Ф. Х., Мурзакова А. Р. Возможность утилизации отработанной серной кислоты установки алкилирования с получением сульфата аммония // Известия вузов, сер. Химия и химическая технология. 2011. Т.54. № 9, – с. 90 – 92.

5. Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М., Химия, 1990. – С. 34-45.

6. Барахнина В.Б., Хисматуллина Д.Д. Эколого-экономическая оценка затрат и результатов природоохранных мероприятий на предприятии нефтегазодобычи // Нефтегазовое Дело. 2006. Т. 4. № 1. С. 243-246.

7. Киреев И.Р., Барахнина В.Б. Сравнительный анализ источников и причин нефтяного загрязнения водоемов в нефтегазоносном регионе на примере Республики Башкортостан. Экологический вестник России, № 10, 2013. С. 34-40.

8. Фаррахова А.Т., Барахнина В.Б. Повышение промышленной и экологической безопасности на объектах нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностей. Экологический вестник России, № 3, 2016. С. 30–33.

9. Фаттахова Э.З., Барахнина В.Б. Система показателей оценки уровня энергоэффективности предприятий топливно-энергетического комплекса //Экологический вестник России. 2015. № 1. С. 18-21.

А.Т. Фаррахова,
магистрант,
В.Б. Барахнина,
к.т.н., доцент,
А.Ш. Сайфуллина,
магистрант,
кафедра «Промышленная безопасность и охрана труда»,
Уфимский государственный нефтяной технический университет,
г. Уфа, Россия